Impacto das Mudanças Materiais em Tanques de Combustível de Polietileno
Recentemente, uma investigação na indústria revelou fissuras em tanques de combustível, levantando questionamentos sobre as mudanças de materiais.
Tradicionalmente, tanques de combustível pequenos, como os utilizados em cortadores de grama e sopradores de neve, são fabricados com polietileno de alta densidade (HDPE). Ao contrário dos tanques de automóveis, que seguem rigorosos padrões de emissão e utilizam construções multilayer para prevenção de difusão de gasolina, os tanques pequenos não são obrigados a atender a essas especificações. O processo de fabricação, que normalmente envolve moldagem por injeção, é comum, mas mudanças no material impactaram significativamente a durabilidade dos tanques.
Descontinuação do Material Tradicional
No início da década de 1990, a indústria norte-americana utilizava um HDPE com uma taxa de fluxo de fusão (MFR) de 4,0 g/10 min e uma densidade de 0,946 g/cm³. Esta combinação proporcionava um equilíbrio entre propriedades de carga e ductilidade. Contudo, os fornecedores descontinuaram este material, resultando na busca de alternativas que não atendiam as expectativas de desempenho.
Apesar da oferta de um material ideal, com uma MFR de 2,2 g/10 min, muitos processadores acreditaram que sua viscosidade elevada dificultaria o preenchimento dos moldes. Como resultado, optaram por um novo material com uma MFR de 4,0 g/10 min e uma densidade de 0,952 g/cm³, que acabou por resultar em falhas estruturais em menos de um ano.
Crack e Estresse Ambiental
A única forma de resolver esses problemas de fissura foi identificada como fratura por estresse ambiental (ESC). Este fenômeno é acentuado pela presença de agentes químicos, como a gasolina, e é fundamental compreender as interações entre as propriedades dos materiais, o design das peças e as condições de processamento.
A injeção de plástico, por sua natureza, gera estresses internos que, combinados com a absorção de gasolina (que pode ser de até 8% do peso do polietileno), contribuem para a degradação do material. Fissuras frequentemente surgiam na parte inferior dos tanques, onde o contato com a gasolina era mais constante, e próximas à junta térmica.
Qualidade do Material e Desempenho
À medida que a densidade do polietileno aumenta, sua suscetibilidade ao ESC também cresce. Materiais de menor densidade conseguem absorver melhor as tensões, enquanto os de maior densidade se tornam mais frágeis. A falta de entendimento sobre as interações entre peso molecular e densidade levou a um enorme problema de desempenho, propenso a regulamentações mais rigorosas sobre a construção dos tanques de combustível não automotivos.
No entanto, uma solução foi encontrada quando um fornecedor lançou um novo material com MFR de 3,3 g/10 min e densidade de 0,945 g/cm³, o que permitiu que o PVC retornasse a uma densidade mais baixa, solucionando as fissuras sem comprometer o desempenho.
Considerações Finais
A crise dos tanques de combustível em polietileno ilustra a importância de entender a química dos materiais no desenvolvimento de produtos. Em um próximo artigo, discutiremos outros aspectos das propriedades do polietileno que influenciam tanto o desempenho quanto o processamento, sendo crucial para inovações e melhorias na indústria.
Sobre o Autor: Mike Sepe é um consultor independente com mais de 40 anos de experiência na indústria de plásticos, auxiliando na seleção de materiais, otimização de processos e análise de falhas. Contato: (928) 203-0408 • mike@thematerialanalyst.com.
A interação entre as propriedades dos materiais e o design é fundamental para a performance dos tanques de combustível.
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